USPTO Patents Application 09918005

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AN: PAT 1999-010730

TI : Access control method for serial bus sending trigger

messages by first, master subscriber, in cyclical sequence to
all other subscribers, and providing period prior to next
trigger message, within which subscribers can request
transmission access on bus

PN: DE19721740-A1

PD: 26.11.1998

AB: The method involves several subscribers communicating data

messages, which contain at least the address of the addressed
subscriber as destination, the address of the sending
subscriber as source address, and the usage data to be
transmitted from the sending subscriber to the addressed
subscriber. Trigger messages are sent by a first subscriber (TO)
, formed as a master, in cyclical sequence to all other
subscribers (Tl to T256).Each trigger message contains the
beginning and the duration of the transmission access right of
at least one subscriber selected by the first subscriber.
Following a trigger message, data telegrams are sent by the
selected subscribers in the lapse of time determined through
the trigger message. Whereby a period is provided before the
transmission of the next trigger message, within which the
subscribers can request a transmission access right.; USE -
Especially for control of storage drives. ADVANTAGE - Allows
special subscribers access on bus at predetermined points in
time .

PA: (MANS ) M7\NNESMANN REXROTH GMBH;
IN: BERR M; MAINKA H; SAUER S;
FA: DE19721740-A1 26.11.1998;
CO : DE ;

IC: G06F-013/362; H04L-012/413;

MC: T01-H05B3; T01-H05B4; W01-A03A1; W01-A06B1; W01-A06E1A;

W01-A0 6E2A;
DC: TOl; WOl;
FN: 1999010730 . gif
PR: DE1021740 24.05.1997;
FP: 26.11.1998
UP: 04.01.1999

http://fiz.mchp.siemens.de/HTML/2638349.html

15.02.2005

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15.02.2005

f

"^'"s Poge Blank (uspto)

@ BUNDESREPUBLIK (g) Offenlegungsschrift

DEUTSCHLAND 21 740 A 1

,„,. c,..

H 04 L 12/413

G 06 F 13/362

DEUTSCHES
PATENT- UND
MARKENAMT

@ Aktenzeichen:
(2) Anmeldetag:
@ Offenlegungstag:

197 21 740.0
24. 5. 97
2a 11. 98

UJ

O

@ Anmelder:

@ Erfinder:

Mannesmann Rexroth GmbH, 97816 Lohr, DE

Sauer, Stefan, 97780 Gossenheim, DE; Mainka,

Harald, 97816 Lohr, DE; Berr, Michael, 97816 Lohr,

DE

(g) Fur die Beurtellung der Patentfahigkeit in Betracht

zu ziehende Druckschriften:

DE 44 23 745 A1

GB 22 88 5 18 A

US 55 53 072

WO 96 35 282 A1

FARBER,Georg (Hrsg.): Bussysteme, Oldenbourg

Verlag, Munchen, 1984, S.89-91;

Die f olgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen

(g) Steuerungsverfahren fur den Medienzugrlff bei einenn seriellen Bus

@ Die Erfindung betrifft oin Steuerungsverfahren fur den
Medienzugriff bei einem seriellen Bus m it mehreren Teil-
nehmern. Die einzelnen Teilnehmer kommunizieren uber
Daten-Telegramme, die jeweils mindestens die Adresse
des angesprochenen Teilnehmers alsZieladresse und die
Adresse des sendenden Teilnehmers als Quel I adresse
ehthalten. Um einzelne Teilnehmer zu bestimmten Zeit-
puhkten auf den Bus zugreifen zu lassen, we rd en von ei- .
nern als Master a usgebildeten ersten Teilnehmer in zy kli-
scher Folge Trigger-Telegramme gesendet. JedesTrigger-
Telegramm enthalt den Beginn und die Dauer der Sende-
berechtigung mindestens fur von dem ersten Teilnehmer
ausgewahlte Teilnehmer. Im AnschluR an ein Trigger-Te-
legram m werden von den ausgewahlten Teilnehmern in
dem durch das Trigger-Telegramm festgelegten Zeitab-
lauf Daten-Telegramme gesendt. Vor dem Senden des
nachsten Trigger-Telegramms ist ein Zeitraurn vorgese-
' hen, innerhalb dessen die Teilnehmer eine Sehdeberech-
I tigung fur Daten-TelegrarrSme anfordern konnen. Das
Steuerungsverfahren fur den Medienzugriff ist dur die
Anwendung in lokalen Netzwerken dec Datenubertragung
vorgesehen, insbesondere fur eine Obertragung yon Da-
ten bei Mehrachssteuerungen unter Verwendung v^on
mehreren Steuerpulten, z. B. in der Buhnentechnik.

lAJ
O

BUNDESDRUCKEREI 10.98 802 048/335/1

23

DE 197 21 740 A 1

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren fiir.den
Medien-Zugriff bei einem seriellen Bus mit mehreren Teil-
nehmem gemaB dem Oberbegrifif des Anspruchs 1 . 5

Ein derartiges Steuerungsvarfahren ist aiis der Norm DIN
ISO 8802 Teil 3 vom Juli 1990 bekannt. Das Grundkonzept
des mit dem Akronym CSMA/CD fur "carrier. sense multi-
ple access with collision detection*- bezeichneten Steue-
rungsverfahrens ist in dem nationalen Vorwort zu dieser lo
Norm in dem Abschnitt "(3) Grundkonzept von CSMA/CD"
beschrieben. Das CSMA/CD- Verfahren isL ein Verfahren,
bei dem mehrere Teilnehmer auf einen gemeinsamen Bus
gleichberechtigt zugreifen. Die tJbertragung erfolgt bitseri-
ell. Bevor ein Teilnehmer zu senden beginnt, priiJft ei; ob auf 15
dem Bus bpreits eiae Aktivitat von anderen Tfeilnehmem be-
steht. Wird e'ine solche Aktivitat erkannt, wartet der Teilneh-
mer deren Ende ab und beginnt erst danach mit der "Obertra-
gung. Bei einem derartigen Steuerungsverfahren ist es mog-
lich, daB zwei verschiedene Teilnehmer gleichzeitig oder 20
nahezu gleichzeitig mit der Ubertragung von Daten begin-
nen . Jeder sendende Teilnehmer priift daher, n'achdem er mit
der tjTbertragung von Daten begonnen hat, dlie Daten, die auf
dem Bus tibertragen werden, auf Kollision. Bei einer KoUi-
sion von sendenden Teilnehmem muB die t)bertxagung ab- 25
gebrochen werden. Jeder sendende Teilnehmer, der eine
Kollision mit einem anderen sendenden Tbilnehmer erkennt,
iibertragt eine zusatzliche Bitfolge als Storungssignalisie-
rung. Durch die Ubertragung der Storungssignalisierung ist
sichergestellt, daB jeder Teilnehmer des gesamten Systems 30
die Kollision erkennt. Danach brechen die beteiligtea Sta-
tionen den Sendevorgang ab und wiederholen ihn zu einem
spateren - jeweils durch einen Zufallsgenerator bestimmten
- Zeitpunkt. Die einzelnen Teilnehmer werden iiber Daten-
Telegranmie ahgesprochen, die jeweils mindestens die Ziel- 35
adresse, die Quell adresse und die zu iibertragenden Nutyxia-
ten enthalten. Die Zieladresse ist die Adresse desjenigen
Teilnehmers, fur den die t)bertragung bestimmt ist. Die
Quelladresse ist die Adresse des sendenden Teilnehmers,
Die Anzahl der NutzdaLen eines Daten-Tblegraiiuns braucht 40
nicht konstant zu sein, sie muB aber groBer als ein vorgege-
bener Mindestwert und kleiner als ein vorgegebener Maxi-
malwert sein. Welcher Teilnehmer zu welchem Zeitpunkt
sendet, ist nicht festgelegt sondem ergibt sich nach dem Zu-
fallsprinzip.' Es ist daher nicht moglich, erf orderlichenf alls 45
einzelne Teilnehmer zu bestimmten Zeiten auf den Bus zur
greifen zu lassen. Ein derartiger Bus ist beispielsweise fur
die Steuerung oder Regelung von Antrieben nicht ausrei-
chend echtzeitfahig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steue- 50
rungsverfahren dei* eingangs genannten Art zu schaffen, das
es erlaubt, spezieUe Teilnehmer zu bestimmten Zeitpunkten
aiif den Bus zugreifen zu lassen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekenn-
zeichneten Merkmale gelost. Das erfindungsgemaBe Steue- 55
rungsverfahren ermdglicht es, die Reihenfolge des Buszu-
griffcs fur die cinzclncn Teilnehmer vorzugcbcn, also auch
bei Bedarf einzelne Teilnehmer bevorrechtigt auf den Bus
zugreifen zu lassen. Durch diese dynamische Bus Zuteilung
entsteht ein echt zeitfahiges Bussy stein, das insbesondere 60
fiir die Ubertragung von Daten bei Mehrfachsteuerungen
unter Verwendung von mehreren Steuetpulten, z. B. in der
Biihnentechnik, geeignet ist. Das Steuerungsverfahren laBt
sich kostengunstig realisieren, da keine speziellen Baugrup-
pen erfordorlich sind. Es konnen Stahdard-Baugruppen ei- 65
nes unter der Bezeichnung Ethernet bekannten lokalen
Netzwerkes verwendet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den

Unteranspriichen gekennzeichnet.

Ein Ausfuhrungsbcispicl des crfindungsgcmaBcn Stcuc-
rungsverfahrens wird im folgenderi mit seinen weiteren Ein-
zelheiten anhand der Zeichnungen naher erlautert. Es zeigen

Fijg, 1 den hardwaremaBigen Aufbau eines seriellen Biis-
systems mit mehreren Teilnehiiiem in schematischer Dar-
stelluhg, .

Fig. 2 ein Diagramm, in dem drei zeitlich aufeinanderfol-
gende Buszyklen dargestellt sind.

Fig, 3 ein Diagramm^ in dem die zeitliche Reihenfolge
der wahrend eines Trigger-Telegramms tibertragenen Infor-
malionen dargestellt ist, und

Fig. 4 ein Diagraimn, in dem die zeidiche Reihenfolge
der wahrend eines Bus Zyklus auf dem Bus ubertragenen
Telegranunc dargestellt ist. ,

Die Fig* 1 zeigt in schematischer Darstellung ein serielles
Bussystem. An einen als Koaxialkabel ausgebildeten Bus 1
sind mehrere Teilnehmer, denen die logischen Nununern TO
bis T256 zugeordnet sind, arigeschlossenen. Jeder Teilneh-
mer enthalt eine Liste der logischen Nummem sowie eine
weitere Liste, in der die logischen Nummem der 'Ifeilnehmer
den physikalischen Adr^ssen der Teilnehmer zugeordnet
sind. Der Bus 1 ist an seinen Enden mit AbschluBwiderstan-
den 2 und 3 versehen: Von den an das in der Fig. 1 darge-
steUte Bussystem angeschlossenen 257 Teilnehmem sind
aus Griinden der ttbersichllichkeit nur die Ibilnehmer TO
bisT4, die Teilnehmer Tl 00 und TlOl sowie die Teilnehmer
T255 und t256 dargestellt. Der Teihiehmer TO ist als Master
ausgebildet. Er teilt den anderen Teilnehmem Tl bis T256 in
zykLLscher Folge iiber Trigger-Telegramme mit, wann und
wie lange sie auf den Bus 1 zugreifen durfen. Die TVigger-
Telegramme sind an aUe Teilnehmer gerichtet und werden
von alien Teilnehmem ausgewertet.

Die Fig. 2 zeigt ein Diagramm mit drei aufeinanderfol-
genden Buszyklen. Die Buszyklen beginnen zu den Zeit-
punkten tioj t2o, t3o jeweils mit einem Trigger-Telegramm. In
jedem Bus Zyklus folgen auf das Trigger-Telegramm ein
Auswertungszeitraum, danach Daten-Telegramme und
daran anschliefiend Anforderungs-Telegraname. Den Ab-
schluB eines Buszyklus bildet ein PuHerbereich, in dem
keine Daten ubertragen werden. Der erste der drei in der
Fig. 2 dargestellten Buszyklen beginnt im Zeitpunkt tio mit
einen Trigger-Telegranmi. Im Zeitpunkt in folgt auf das
Trigger-Telegramm ein Auswertungszeitraum konstanter
Dauer. Da die Summe der Dauer des Trigger-Telegranoms
und der Dauer des Auswertungszeitraums in alien Buszy-
klen gleich groB ist, steht der Beginn des ersten Daten-Tele-
granmis jedes Bus Zyklus in einem festen zeitlichen Zusam-
menhang mit dem Beginn des zugehorigen Trigger-Tele-
gramms. Tm Zeitpunkt folgen die Daten-Telegramme in
der von^ dem Teilnehmer TO vorgegebenen Reihenfolge. Im
Zeitpunkt ti3 schUeBen sich bis zum Zeitpunkt tu Anforde-
rungs-Telegramme an, mit denen die Teilnehmer Sendebe-
rechligung bei dem Teilnehmer TO anfordem oder Status-
meldungen abgeben konnen. Im Zeitpunkt txo beginnt ein
neuer Buszyklus. Der Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt ti4
und dem Zeitpunkt t2o ist als Puffcrbcrcich vorgcschcn.
Durch den Puflferbereich ist sichergestellt, daB zum Beginn
eines neuen Trigger-Telegramms keiri Teilnehmer mehr auf
den Biis 1 ziigreift. Wie oben beschrieben, erstreckt sich der
erste Buszyklus von dem Zeitpunkt tio bis zum Zeitpunkt
t2o. Der zweite Bus Zyklus erstreckt sich vom Zeitpunkt t2o
bis zurn Zeitpunkt t3o. Der dritte Buszyklus erstreckt sich
vom Zeitpunkt tqo bis zum Zeitpunkt t4o. Die einzelnen Zeit-
raimie fur das Trigger-Telegramm, fur den Auswertungs-
zeitraum. fiir die Daten-Telegranune, fur die Anforderungs-
Telegramme und fiir den Pufferbereich sind mit einer unter-
scbiedlichen Schraffijr versehen. Dabei sind sich entspre-

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chende Zeitraume der Buszyklen jeweils mit derselben
Schrafiftir vcrschcn. In dcm gcwahltcn Ausftihrungsbcispicl
folgen die^.einzelnen Buszyklen im zeiUichen Abstand von
lO.ms aufeinander.

Die Ffe. 3 zeigt anfaand eines Etiagramnis den Aufbau und 5
die zeitliche Reihenfolge der wahrend eines IHgger-Tele-
. gramms ubertragenen Informationen. Das.Diagranun zeigt
den Zeitraum tio bis tn mit mehrEinTelheiten als in der Fig.
2. Das Trigger-Telegramm beginnt im Zeitpuhkt tio mit der
Angabe der Zieladresse und der Queiladiesse sowie dem Ty- lo
pe/Length-Feld. In dem lype/Length-JFeld ist entwed^ die
Ifelegramimirt oder die Tfelegraimnlange enthalten. Diese . ;
. Angaben, namlich Zieladresse, Quelladresse und Type/
Length-Angabe, sind auch in den anderen Telegrammen, .
wie den Daten-Telegrammen und den Anforderungs-Tele- 15.
granunen, enthalten. Bei einem Trigger-Telegramm ist in
der Zieladresse vermerkt^ daB das Telegramm an aUe Teil- .
nehmer gerichtet ist, also ein Broadcast-TelegranMn ist. Da-
nach folgt die Angabe der Anzahl der in diesem Bus Zyklus
zu sendenden Daten- und Anforderungs-lfelegramme. Diese 20
. Angabe erleichtert die Verwaltung der einzelnen Tele-
gramme. Darauf folgt die Sysiemzeit Die Ubertragung der
Systemzeit sorgt fur die Synchronisienmg der vSystemzeit
bei aUen Teilnehmem.Danach folgen fiir die Teilnehmer Tl
bis T256 in der Reihenfolge ihrer Ipgischen Numerierung 25
Beginn B und Dauer D der Sendeberechtigung. Bei Ibilneh-
mern, denen keine Sendeberechtigung zugeteilt worden ist,
werden Beginn B und Dauer D auf null gesetzt. Durch die
Angabe yon Beginn B und Dauer D der Sendeberechtigung
in der Reihenfolge der logischen Numerierung der Teilneh- . 30
mer braucHen im Trigger-Telegramm die Adressen der Teil-
nehmer nicht angegeben zu werden. Zum AbschluB des
Trigger-Telegramms wird das CRC-Zeichen iibertragen.
Dieses Zeichen dient zur Daterisicherung durch Priifsum-
menbildung. Die Anzahl der Bytes, die fiir die Ubertragung 35
der Anzahl der in dem aktuellen Bus Zyktus zu sendenden
Ddten- und Anforderungs-Telegranime. der Systemzeit und
Sendeberechtigimgen voigesehen sind, ist konstant. Da-
durch besteht ein fester zeitlicher Zusammenhang zwischen
dem Beginn des TVigger-Tblegramms, dem tJberlragungs- 40
zeitpunkt der Systemzeit und dem Ende des THgger-Tele-
granuns. Die Dauor des Trigger-Telegramms ist im wesent-
Uchen durch die Anzahl derTeLLnehmer bestimmt Fiir jeden
.Teilnehmer werden vier Byte benotigt, zwei Byte fur den
Beginn B der Sendeberechtigung und zwei Byte fur dereh 45
Dauer D. Dazu kommen noch die fur die Ubertragung der
Zieladresse, der Quelladresse, der Anzahl der in dem aktuel-
len Buszyklus zu sendenden Daten- und Anfbrdertmgs-Tele-
gramme sowie der Systemzeit und fiir das CRC-Zeichen er-
forderlichen Bytes. Bei einem Bussystem mit 257 Teilneh- 50
mem, wie in diesem Ausfuhrungsbeispiel, hat das TOgger-
Telegramm somit eine LSnge von etwas liber 1 kByte. Legt
man fUr ein B yte eine Zeitdauer von 0, 8 ps zu, Grunde, ergibi
sich ein Zeitraum von- ca. 800 ^s fur das IVigger-Tele-
grariun. Das Trigger-Telegramm beansprucht somit ca. 8% 55
eines Buszyklus von 10 ms Dauer ,

Die Fig. 4 zeigt cincn Bus Zyklus in gcgcnubcr der Fig. 2
vergroBerter Darstellung. Der Buszyklus beginnt im Zeit-.
punkt tio Vmd endet im Zeitpunkt tao- Nach dem Ende des an-
hand der Fig. 3 beschriebenen Trigger-Telegramms, das - 60
wie oben beschrieben - ca. 800 ps beansprucht, folgt im
Zeitptmkt tn ein Auswertimgszeitraum, in dem die Teilneh-
mer Tl bis T256 das Trigger-Telegramm auswerten! In die-
sem Zeitraum werden keine Daten von den Tfeilnehmem Tl
bis T256 iibertragen. Der Teilnehmer TO hat die Moglich- 65
keit, in diesem Zeitraum Daten zu tibertragen. Fiir den Aus- .
wertungszeitraum ist eine Dauer von ca. 300 jis vorgesehen.
Diese Zeit entspricht ca. 3% eines Buszyklus von 10 ms

.4

Dauer. Fiir den Pufferbereich am Ende eines Buszyklus ist
cine Dauer vori ca. 200 ps vorgesehen. Dicsc Zeit entspricht
ca. 2% eines Buszyklus von 10 his Dauer Damit stehen fiir
die Obertragung der Daten-lblegramme und Anforderungs-
Telegraname noch ca. 8,7 ms entsprechend 87% der Dauer
eines Buszyklus von 10 nls zur Verfugimg. Diese Zeit wird
in diesem Ausfuhrungsbeispiel von deni ersten 'Ifeilnehmer.
Tp so auf Dat^n-Telegramnie und Anforderungs-Tfele-
gramme aufgeteilt, daB fiir die Anforderungs-Telegramme
mindestens ein Ftiriftel der Zeit, also ca. 1,74 ms, verbleibt
Ftlr Daten-lfelegramme stehen somit maximal 6,96 ms ziir
Verfiigung.

Die Teilnehmer beginnen im Zeitpunkt tiii mit der Sen-
dung von Daten-Telegrarnmen in der durch das Irigger-Te-
' legramm vorgegebenen Reihenfolge. Jedes Daten-Tele-
granun enthalt die Adresse des arigesprochenen Teilnehmers
als Zieladresse, die, Adresse des sendenden Teilnehmers als
Quelladresse sowie die fur den angesprochenen Teilnehmer
bestimmt^ Nutzdaten. Die Lange eines Daten-Telegramms
kann zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert
variieren, Sind weniger Nutzdaten zu iibertragen, als der
Mindestlange eines Daten-Telegramms entspricht, wird das
Daten-Telegramm mit bedeutungslosen Daten auf die Min-
destlange aufgeftillt. Sind dagegen mehr Nutzdaten zu uber-
tragen, als mit einem Daten-Telegramm Ubertragen werden
konnen, werden die Nutzdaten auf niehrere Daten-lfele-
granune aufgeteilt. Die Dauer eines Daten-Telegramms liegt
in dem betrachteten Beispiel zwischen ca. 50 ps^ und ca.
1200 ps. In der Fig. 4 sind als Beispiel neun Daten-Tele-
gramme DTI bis DT9 unterschiedlicher Lange dargestellt.
Eter Beginn jedes Daten-Telegramms ist so berechnet, daB
sich zwischen zwei aufeinander folgenden Daten-Telegram-
men ein zeitlicher Abstand von ca. 20 ps ergibt. Die Zeit-
punkte, zu denen die Daten-Telegramme beginnen, sind in
d^ Fig. 4 mit ti2i, ti22, ti23, Iita, ti26. ti27, ti28 und ti29
bezeichnet, wobei der Zeitpunkt ti2i dem Zeitpunkt 1^2 der
Fig. 2 entspricht.

An die Daten-Telegranoone schlieBen sich in dem betrach-
teten Beispiel vom Zeitpunkt tm bis zum Zeitpunkt ti4 funf-
undzwanzig Anforderungs-Telegrdiiiriie ATI bis.AT25 an.
Mit Anforderungs-Telegrammen konnen die Teilnehmer bei
dcm ersten Teilnehmer TO Sendeberechtigung anfordem
oder Statusmeldungen abgeben. Der grundsatziiche Aufbau
eines Anforderungs-Telegramms ist gleich demjehigen ei-
nes Daten-Telegramms. Damit moglichst viel Anfonie-
rungs-Telegranune in eineni Bus Zyklus geseridet. werden
konnen, ist die Lange eines Anforderungs-Telegramms
gleich der fur ein Daten-Telegranun vorgesehenen Mindest-
lange gewahlt, Die Anforderungs-Telegramme sind daher
nur geeignet, um Sendeberechtigung anzufordem oder um
Statusmeldungen abzugeben. In dem betrachteten Ausfuh-
rungsbeispiel haben die Anforderungs-Telegramme eine
Lange' von ca. 50 ^s. Dei* Begiim jedes Anforderungs-Tele-
gramms ist so berechnet, daB sich zwischen zwei aufeinan-
der folgenden Anforderungs-Telegrammen - wie bei den
Daten-Telegrammen - ein zeitlicher Abstand von ca. 20 ^s
ergibt. Das bcdcutet,. daB allc 70 ps cih Anfordcrungs-Tclc-
granmi gesendet werden kann. In dem jRir Anforderungs-lfe-
legramme mindestens zur Verfiigung stehenden Zeitraum
von 1740 ps lasseii sich somit 25 Anforderungs-Tele-
gramme senden. Die Zeitpimkte, zu denen die Anforde-
rungs-Telegranune beginnen, sind in der Fig, 4 mit ti3i fiir
das Anforderungs-Telegramm ATI, mit ix^t fur das Anfor-
denings-Telegramm AT2 und mit t^^ fur das AnforderungSr
Telegramm AT3 bezeichnet, wobei der Zeitpunkt ti3i dem
Zeitpunkt t^ der FIgL 2 entspricht. Der Zeitpunkt to in der
Fig. 2 bzw. ti3i in der Fig. 4 hat keinen festen Abstand zu
dem Beginn tjo des zugehorigen Buszyklus. Fordern die

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5 . 6

Teilnehmer weniger Sendeberechtigung an, als vier Fiinfteln
dcr 2^it zwischcn den Zcitpunktcn tizi und ti4 in dcr Fig. 4
entspricht, ftillt der erste Teilnehmer TO die nicht fur die
Obertragung von Daten-Telegranunen beinotigte Zeit mit zu-
satzlichen Anfordenings-Telegrammen auf. 5

Wie oben beschriebeni konnen im Fall einer maximalen
Aiislastung des Bussystems nur 25 der Teilnehmer Tl bis
T256 in einem Buszykl us Sendeberechtigung anfordem.
Damit jeder Teilnehmer Sendeberechtigung anfordem kann,
gibt der erste Teilnehmer TO in den folgenden B uszyklen je- lO
weils 25 weiteren Teikiehmem die Moglichkeit, Sendebe-
rechtigung anzufordem. Spatestens nach eKB uszyklen, ent-
sprechend 110 ms hat auf diese Weise jeder Teilnehmer die
Moglichkeit, Sendeberechtigung anzufordem. Ein Anforde-
rungs-Telegramm enthalt die Adresse des ersten Teilneh- 15
mers TO als Zieladresse, die Adresse des sendenden Teilneh-
mers als Quelladresse, die Prioritat der Sendeberechtigung
sowie die gewunschte Dauer der Sendeberechtigung. Aus
den Angaben zu der Prioritat und der Dauer der angeforder-
ten Sendeberechtigungen ermittelt der erste Teilnehmer TO 20
diejenigen Teilnehmer, die in dem nachsten Buszyklus auf
den Bas 1 zugreifen diirfen, und diejenigen Teilnehmer, die
in dem nachsten Bus Zyklus Anforderungs-Telegramme
senden dtirfen. In dem Trigger-Telegr^nm teilt der erste
Teilnehmer TO alien Teilnehmern itiit, welcher Teilnehmer 25
zu welcheni Zeitpunkt und wie lange auf den Bus 1 zugrei-
fen darf. Bezeichnet man den aktuellen Bus Zyklus mit Zn
und die auf diesen folgenden Buszyklen mit Zn+b usw.,
so berechnet der erste Teilnehmer TO in dem Bus Zyklus
Zii+i aus den Angaben zvir Prioritat und der Dauer der in dem 30
Bus Zyklus Zn angeforderten Sendeberechtigung gen das
Irigger-Telegranun fur den Buszyklus Zn+.2 Anforderungen
nach Sendeberechtigungen werden somit friihestens in dem
jeweils iibemachsten Buszyklus zugeteilt.

Wie weiter oben beschrieben, wird die Berechtigung, 35
Sendeberechtigungen anzufordem, den einzelnen Teilneh-
mern nacheinander zugeteilt. Es besteht aber auch die Mog-
tichkeit, daB ein Teilnehmer, dem eine Sendeberechtigung
fiir ein Daten-Telegramm zugeteilt worden ist, in einem an
den ersten Teilnehmer TO gerichteten Daten-Telegranun 40
eine bevorzugte Beriicksichtigung einzelner Teihiehmer bei
der Vergabe der Berechtigimg zur Sendtmg Von Anforde-
rungs-Telegrammen anfordem kann. AufgrUnd dieser MaS-
nahme kormen einzelne Teilnehmer friiher ein Anforde-
rungs-Telegranun senden, als dies bei Einhaltung der durch 45
die logischen Nunamem der Teilnehmer vorgegebenen Rei-
henfolge der Fall gewesen ware.

Hfat der erste Teilnehmer TO in einem Bus Zyklus einem
Teilnehmer die Berechtigung fur die Sendung eines Datert-
Telegramms zugeteilt, bekommt dieser Teilnehmer auch in 50
den darauiBFolgendeh Buszyklen wieder eine gleich lange
Sendezeit zugeteilt; Durch diese MaBnahme ist ein zykli-
sches Senden einzelner Teilnehmer mit fester Bandbreite
, iiLogUch. Dies ist insbesondere fur Regelungen wichtig. Die
Sendeberechtigung wird entzogen, wenn der Teilnehmer auf 55
die Sendeberechtigung verzichtet. Der Verzicht auf die Sen-
deberechtigung wird dem ersten Teilnehmer TO in einem
Anforderungsbelegramm mitg^teilt. Die Sendeberechtigung
wird einem Teilnehmer auch dann entzogen, wenn fur einen
Buszyklus mehr Anforderungen fiir Sendeberechtigungen 60
hoherer Prioritat vorliegen, als wahrend eines Buszyklus zu-
geteilt werden konnen;

Teilnehmem mit erhohtem Sendebedarf teilt der erste
Teilnehmer TO wahrend desselben Buszyklus mehrmals
Sendezeit zu. Dabei folgen die mehrmaligen Sendezeiten 65
des betreffenden Teilhehmers direkt aufeinander.

In dem betrachteten AusfUhrungsbeispiel wird von einem
Bussystem ausgegangen, das fur maximal 257 Teilnehmer

ausgelegt ist. Es ist jedoch nicht erforderUch, daB alle 257
Teilnehmer installicrt sind. Sind z. B. nur die Teilnehmer TO
bis TlOO an den Bus 1 angeschlossen, werden die nicht in-
staUierten Teikiehmer TlOl bis T256 bei det Vergabe der
Berechtigung zur Anforderung von Sendeberechtiguiig aus-
geblendet. Diese MaBnahme eriaubt es, den an den Bus 1
angeschlossenen Teilnehmem TO bis TlOO ofter die Mog-
lichkeit zu geben, Sendeberechtigung anzufordem, als wenn
auch die nicht an den Bus 1 aiigeschlpssenen Teihiehmer mit
zu berOcksichtigen waren, die ohnehin keine Sendeberechti-
gung anfordem konnen. Im Trigger-Telegramm werden da-
gegen alle Tbilnehmer angesprochen, d; h. aiich die nicht an
den Bus 1 angeschlossenen Teilnehnier. Bei letzteren wer-
den - wie bei den Teilnehmem, denen keihe Sendeberechti-
gung zugeteilt worden ist - Beginn B und Dauer D der Sen-
deberechtigung auf null gesetzt. Damit bleibt unabhangig
von dem Ausbau des Bussystems die Reihenfolge des An-
sprechens der Teilnehmer im THgger-Telegramm erhalten.
AuBerdem bleibt eine konstante Dauer des Trigger-Tele^
gramms gewahrieistet.

In dem oben beschriebenen AusfUhrungsbeispiel teilt der
Teilnehmer TO den anderen Teilnehmem Tl bjs T256 Sen-
deberechtigungen zu. Er selbst hat die Moglichkeit, jeweils
in dem Zeitraum, in dem die anderen Teilnehmer das TYig-
ger-Telegramih auswerten, seinerseits ein Daten-Telegramm
zu senden.

Fiir die Realisierung des erfindungsgemaBen Steuerungs-
verfahrens sind keine speziellen Baugruppen erforderlich.
Es konnen fiir die Vemetzung der einzelnen Teilnehmer
Standard-Baugruppen eines unter der Bezeichnung Ethernet
bekannten lokalen Netzwerkes verwendet werden.

Patentanspruche

1. Steuerungsverfahiren fiir den Medienzugriff bei ei-
nem seriellen Bus mit rnehrereh Teilnehmem, bei dem
die einzelnen Teilnehmer iiber Daten-Telegramme
kommunizieren, die jeweils mindestens die Adresse
des angesprochenen Teilnehmers als 2^eladresse, die
Adresse des sendenden Teilnehmers als Quelladresse
und die von dem sendenden Teilnehmer zu dem ange-
sprochenen Teilnehmer zu Ubermittelnden Nutzdaten
enthalten, insbesondere fur die Steuerung von Antrie-
ben, dadurch gckcnnzdclmet,

daB von einem als Master ausgebildeten ersten
Teilnehmer fTO) in zyklischer Folge an alle ande-
ren Teilnehmer (Tl bis T256) gerichtete Trigger-
Telegramme gesendet werden,

- daB jedes Trigger-Telegramm den Beginn und
die Dauer der Sendeberechtigung mindestens fiir
von dem ersten Teilnehmer ausgewahlte Teilneh-
mer enthalt,

- daB im AnschluB an ein Trigger-Telegramm
von den ausgewahlten Teilnehmem in dem durch
das Trigger-Telegramm festgelegten 2>eitablaiif
Daten-Telegramme gesendet werden und

- dafi yor dem Senden des nachsten Triggcr-Tclc-
granuns ein Zeitraum vorgesehen ist, innerhalb
desseh die Teilnehmer eine Sendeberechtigung
anfordem konnen.

2. Steuemngsverfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-
kennzeichnet, daB jedes Trigger-Telegramm den Be-
ginn und die Dauer der Sendeberechtigung fiir jeden
Teilnehmer enthalt.

3.. Steuemngsverfahren nach Anspruch 2, dadurch ge-
kennzeichnet, daB die Teilnehmer in den Trigger-Tele-
grammen in einer festgelegten Reihenfolge angespro-
chen werden.

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, 7 - " . 8

4. Steuerungsverfahren nach einem der vbrheffgeheh- dem kann.

den Anspriichc, dadurch gckcnnzcichnct, daB jcdcr , . . '

Buszyklus aus einem Trigger-Telegrarnm (von t^o bis Hierzu 3 Seite(n) Zeichnungen

til), Daten-Telegrammen (von iiz bis ti3) sowie Anfor-

. demngs-Telegfammen (von ti3 bis ti4) besteht. . 5

5. Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehen-
den Anspriiche, dadurch gekennzeichnet, daB nach

dem Trigger-Tel egramm (von txo bis tn) ein Zeitraum .
(von ti 1 bis ti2). zur Auswertung des Ttigger-Tele- i
gramms vorgesehen isu . . lo

6. Steuerungsverfahren nach einein der vorhergehen-

den AnspriichCi dadurch gekennzeichnet, daB vor je- ^
dem neuen Buszyklus ein Pufferbereich (von ti 4 bis t2o)
vorgesehen is t, in dem keine Daten'iibertxagen werden.

7. Steuerungsverfahren nach einem der yorhorgehen- 15

den Anspriiche, dadurch gekennzeichnet; daB in dem . ,

Trigger-Telegrarnm die Anzahl dei- bis.zum Beginn des
nachsten Trigger-Telegramms zu sendenden Daten-
und Anforderungs-Telegramme iibertragen wird.'

8. Steuerungsverfahren- nach einem der vorhergehen- 20
den Anspriiche, dadurch gekennzeichnet, daB in dem
Trigger-Telegrarnm die Systemzeit iibertragen wind.

9. Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehen- . '
den Anspriiche, dadurch gekennzeichnet, daB die Be-

rechtigung, eine Sendeberechtigung ftir ein Daten-Te- 25 ; .
legraiiuji anzufordem, vpn dem ersten Tbilnehmer (TO)
vergeben wird.

10. Steuerungsverfahren nach einem der vorha*gehen-
den Anspriiche, dadurch gekennzeichnet, daB die An- .
forderung einer Sendeberechtigung die Prioritat und 30
die gewiinschte Dauer der Sendeberechtigung enthalt

11. Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehen-.
den Anspriiche,. dadurch gekennzeichnet, daB einem -
Teilnehmer, dem in einem Bus Zyklus eine Sendebe-
rechtigung fur ein Daten-Telegranun zugeteilt worden 35
ist, auch in dem jeweils folgenden Bus Zyklus eine
Sendeberechtigung derselben Dauer zugeteilt wird.

12. Steuerungsverfahren nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daB einem Teilnehmer die Sendebe- -
rechtigung fiir ein Daten-lblegraiiuii entzogen wird, - 40
wenn er auf die Sendeberechtigung verzichtet.

13. Steuerungsverfahren nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daB einem Teilnehmer die Sendebe-
rechtigung fur^einDaten-Telegramm entzogen wird,
wenn fur einen Buszyklus mehr Anforderungen fur 45
Sendeberechtigungen hoherer Prioritat vorliegen, als
wahrend eines Buszyklus zugeteilt werden konnen.

14- Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehen-
den Anspriiche, dadurch gekennzeichnet, daB Teilneh-
mem mit erhohtem Sendebedarf wahrend eines Bus 50
Zyklus mehrmals Sendezeil zugeteilt wird.

15. Steuerungsverfahren nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daB mehrmalige Sendezeiten eines
Teilnehmers wahrend eines Buszyklus direkt aufeinari-
derfolgen. - 55

16. Steuerungsverfahren nach einem.dervorhergehen-
dcn Anspriichc, dadurch .gekennzeichnet, daB nicht in-

. stallierte Teitnehm^ bei der Vergabe der Berechtigung
zur Anforderung von Sendeberechtigung ausgeblendet
sind. 60

17. Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehen-
den Anspriiche, dadurch gekennzeichnet, daB ein Teil-
nehmer, dem in einem Bus Zyklus eine Sendeberechti-.
gung fur ein Daten-Tel egramm zugeteilt worden ist, in
einem an den ersten Teilnehmer (TO) gonchteten Da- 65
ten-Telegramm eine bevorzugte Beriicksichtiguhg ein-
zelner Tbilnehmer bei der Vergabe der Berechtigung ,
zur Sendung von Anforderungs-Telegrammen anfor-

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Nummer:
Int Cl.^:

Offenlegungstag:

DE197 21740A1

H04L 12/413 ^ *

26. November 1998, ^.

TO

A

9^

T256

\ ■

T1 T2 T3 T4

1_ :^

T255

A

1

T101

1

d:b— — —

T100

FIG.1

pTrigger'Telegramm

Auswertungszeitraum
[— Dafen "Telegramme

Anf order ungs -Telegramme
Pufferbereich

id

2:

tio t11

t12

ti 3 J m m

t14 f22

t23 J f30 f3\
t24 t32

B3 j m

t34

FIG. 2

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2EICHNUNGEN SEITE 3

Nummer:
Int CI.6:

Off en I e g u h gsta g :

DE197Z1 740 A1
H04L 12/413

26. November 1998

802 048/335